سیستم SCADA

سیستم SCADA یک سیستم کنترل صنعتی است که برای نظارت و کنترل فرآیندهای صنعتی و زیرساخت‌ها در مقیاس بزرگ و اغلب از راه دور استفاده می‌شود.

SCADA مخفف عبارت Supervisory Control and Data Acquisition است و به معنای سامانه کنترل نظارتی و گردآوری داده می‌باشد.

به طور خلاصه ، SCADA یک ابزار حیاتی برای سازمان‌ها است تا بتوانند فرآیندهای پیچیده و توزیع شده خود را به طور موثر نظارت، کنترل و مدیریت کنند، که منجر به افزایش کارایی، کاهش هزینه‌ها، بهبود ایمنی و تصمیم‌گیری بهتر می‌شود.

به زبان ساده، SCADA یک سیستم کامپیوتری است که به سازمان‌ها اجازه می‌دهد تا:

* نظارت کنند: اطلاعات لحظه‌ای را از تجهیزات و فرآیندهای مختلف جمع‌آوری کرده و وضعیت آن‌ها را مشاهده کنند. این اطلاعات می‌تواند شامل دما، فشار، سطح مایعات، نرخ جریان، وضعیت سوئیچ‌ها و غیره باشد.

* کنترل کنند: دستورات کنترلی را به تجهیزات ارسال کرده و عملکرد آن‌ها را از راه دور تغییر دهند. برای مثال، باز و بسته کردن شیرها، روشن و خاموش کردن پمپ‌ها و موتورها، تنظیم سرعت و غیره.

* گردآوری داده: حجم وسیعی از داده‌های مربوط به فرآیندها و تجهیزات را جمع‌آوری و ذخیره کنند. این داده‌ها برای تجزیه و تحلیل، گزارش‌گیری و بهبود عملکرد سیستم مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اجزای اصلی یک سیستم SCADA

یک سیستم SCADA معمولاً از اجزای زیر تشکیل شده است:

* واحد‌های پایانه راه دور (RTU) یا کنترل‌کننده‌های منطقی برنامه‌پذیر (PLC): این دستگاه‌ها در محل فرآیند یا تجهیزات قرار دارند و وظیفه جمع‌آوری داده‌ها از حسگرها و ارسال دستورات کنترلی به عملگرها را بر عهده دارند. RTUها معمولاً برای مکان‌های دورافتاده و PLCها برای کنترل محلی و پیچیده‌تر استفاده می‌شوند.

* زیرساخت ارتباطی: شبکه‌ای که RTUها و PLCها را به سیستم مرکزی SCADA متصل می‌کند. این شبکه می‌تواند شامل سیم‌های فیزیکی، رادیو، شبکه‌های تلفن، اینترنت و غیره باشد.

* ایستگاه اصلی (Master Station) یا سیستم نظارتی: این بخش مرکزی سیستم SCADA است که شامل یک یا چند کامپیوتر سرور و نرم‌افزار SCADA می‌باشد. این ایستگاه داده‌ها را از RTUها و PLCها دریافت، پردازش و نمایش می‌دهد و همچنین دستورات کنترلی اپراتورها را به آن‌ها ارسال می‌کند.

* رابط ماشین-انسان (HMI): نرم‌افزار و سخت‌افزاری که به اپراتورها اجازه می‌دهد تا داده‌ها را به صورت گرافیکی مشاهده کرده و با سیستم تعامل داشته باشند. HMI معمولاً شامل نمودارها، جداول، آلارم‌ها و کنترل‌ها می‌باشد.

* بانک اطلاعاتی (Historian): پایگاه داده‌ای که برای ذخیره‌سازی حجم وسیعی از داده‌های تاریخی جمع‌آوری شده توسط سیستم SCADA استفاده می‌شود. این داده‌ها برای تجزیه و تحلیل روندها، گزارش‌گیری و عیب‌یابی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کاربردهای SCADA:

سیستم‌های SCADA در طیف گسترده‌ای از صنایع و زیرساخت‌ها کاربرد دارند، از جمله:

* صنعت نفت و گاز: نظارت و کنترل خطوط لوله، چاه‌های نفت و گاز، پالایشگاه‌ها و تاسیسات ذخیره‌سازی.

* صنعت آب و فاضلاب: نظارت و کنترل تصفیه‌خانه‌های آب و فاضلاب، شبکه‌های توزیع آب و جمع‌آوری فاضلاب، سدها و مخازن.

* صنعت برق: نظارت و کنترل نیروگاه‌ها، شبکه‌های انتقال و توزیع برق، پست‌های فشار قوی.

* صنعت حمل و نقل: کنترل ترافیک، سیستم‌های ریلی، فرودگاه‌ها و بنادر.

* صنعت تولید: نظارت و کنترل خطوط تولید، رباتیک صنعتی و سیستم‌های اتوماسیون کارخانه‌ها.

* ساختمان‌ها و تاسیسات: مدیریت سیستم‌های HVAC (گرمایش، تهویه و مطبوع‌سازی)، روشنایی و سیستم‌های امنیتی.

درک تفاوت بین سیستم SCADA و سیستم PI (به طور خاص AVEVA PI System که قبلاً OSIsoft PI System نامیده می‌شد) برای متخصصان اتوماسیون صنعتی و مدیریت داده بسیار مهم است. در حالی که هر دو سیستم در جمع‌آوری و استفاده از داده‌های صنعتی نقش دارند، اهداف اصلی، معماری و کاربردهای آن‌ها متفاوت است.

تفاوت‌ کلیدی بین سیستم SCADA و سیستم PI

سیستم SCADA

* هدف اصلی: کنترل و نظارت در لحظه بر فرآیندهای صنعتی و تجهیزات. SCADA به اپراتورها اجازه می‌دهد تا وضعیت فرآیندها را مشاهده کرده و دستورات کنترلی را به تجهیزات ارسال کنند.

* تمرکز: کنترل مستقیم و بلادرنگ فرآیندها.

* معماری: معمولاً شامل اجزای زیر است:

* واحد‌های پایانه راه دور (RTU) یا کنترل‌کننده‌های منطقی برنامه‌پذیر (PLC): جمع‌آوری داده‌ها از حسگرها و کنترل عملگرها در سطح فیلد.

* زیرساخت ارتباطی: انتقال داده‌ها بین RTU/PLC و سیستم مرکزی.

* ایستگاه اصلی (Master Station) / سیستم نظارتی: نمایش داده‌ها، رابط کاربری (HMI) برای اپراتورها و ارسال دستورات کنترلی.

* بانک اطلاعاتی (Historian) (اختیاری اما رایج): ذخیره‌سازی داده‌های تاریخی برای تجزیه و تحلیل.

* کاربردها: کنترل و نظارت بر فرآیندهای فیزیکی مانند خطوط لوله، نیروگاه‌ها، تصفیه‌خانه‌های آب، سیستم‌های حمل و نقل و غیره.

* داده: بیشتر بر روی داده‌های لحظه‌ای و نزدیک به لحظه‌ای تمرکز دارد که برای کنترل و واکنش سریع به تغییرات فرآیند ضروری است. داده‌های تاریخی نیز جمع‌آوری می‌شوند اما ممکن است هدف اصلی نباشد.

* مقیاس: می‌تواند از سیستم‌های کوچک محلی تا سیستم‌های بزرگ با هزاران نقطه داده گسترده شود.

سیستم PI :

* هدف اصلی: جمع‌آوری، ذخیره‌سازی، سازماندهی و تجسم داده‌های تاریخی و لحظه‌ای از منابع مختلف در سراسر یک سازمان صنعتی. PI System به منظور ارائه یک دید جامع از عملکرد دارایی‌ها و فرآیندها برای تجزیه و تحلیل، گزارش‌گیری و تصمیم‌گیری بهتر طراحی شده است.

* تمرکز: مدیریت و تجزیه و تحلیل داده‌ها برای بهبود عملکرد، پیش‌بینی و بهینه‌سازی.

* معماری: معمولاً شامل اجزای زیر است:

* PI Data Archive: پایگاه داده سری زمانی با کارایی بالا برای ذخیره‌سازی داده‌های صنعتی.

* PI Asset Framework (AF): سازماندهی داده‌ها بر اساس ساختار دارایی‌ها و فرآیندها برای ایجاد контекست.

* PI Vision (یا PI ProcessBook): ابزارهای تجسم داده برای ایجاد داشبوردها، روندها و نمایش‌های گرافیکی.

* PI Connectors/Interfaces: جمع‌آوری داده‌ها از منابع مختلف از جمله سیستم‌های SCADA، DCS، PLC، پایگاه‌های داده و غیره.

* کاربردها: تجزیه و تحلیل عملکرد دارایی‌ها، پیش‌بینی خرابی تجهیزات، بهینه‌سازی فرآیندها، گزارش‌گیری تولید، مدیریت انرژی، انطباق با مقررات و غیره.

* داده: بر روی داده‌های تاریخی با وضوح بالا و همچنین داده‌های لحظه‌ای جمع‌آوری شده از منابع مختلف تمرکز دارد. هدف اصلی، ارائه یک دید کامل از داده‌ها برای تجزیه و تحلیل عمیق است.

* مقیاس: معمولاً برای جمع‌آوری و مدیریت داده‌ها در سطح کل سازمان یا بخش‌های بزرگ آن طراحی شده است.

تفاوت SCADA  و سیستم PI

* SCADA بیشتر یک سیستم عملیاتی است که برای کنترل و نظارت مستقیم بر فرآیندهای صنعتی در لحظه استفاده می‌شود.

* سیستم PI بیشتر یک سیستم اطلاعاتی است که برای جمع‌آوری، ذخیره‌سازی و تجزیه و تحلیل داده‌های صنعتی در طول زمان به منظور بهبود عملکرد و تصمیم‌گیری استفاده می‌شود.

این دو سیستم اغلب مکمل یکدیگر هستند. سیستم SCADA داده‌های لحظه‌ای را از سطح فیلد جمع‌آوری می‌کند و سیستم PI می‌تواند از این داده‌ها (و سایر منابع داده) برای تجزیه و تحلیل تاریخی، شناسایی روندها و ارائه بینش‌های ارزشمند استفاده کند. در بسیاری از کاربردهای صنعتی، سیستم PI به عنوان یک لایه بالاتر از سیستم SCADA عمل می‌کند و داده‌های آن را برای تجزیه و تحلیل و گزارش‌گیری جمع‌آوری می‌کند.